6E - H ã y h ìn h d u n g cuộn một tờ giấy th à n h hỉnh ố n g v à đ ặ t nó g ầ n đấu c ủ a một na m châm nh ư tr ê n hìn h 34 -20. (a). H ã y phác họ a các đường sức c ủ a trư ô n g
B c át hình ống. (b) Bạn có th ể nổi gì vé dấu của B.đA cho dA bất kỉ của hình ống ? (c) Điểu đổ cđ mâu thuẫn với đinh luât Gauss cho từ hoo. khônỉr ?
7 E - Từ th ô n g qua mỗi một tro n g n ảm m ậ t
, , ' ' 7 “ r “ HỈNH 34-20. Bài tAp 6.
cua một con xúc xác được xác định bởi
— ± N Wb, tro n g đổ N (= 1 đến 5) là số chấm trê n m ặt. T ừ th ô n g là dương (đi ra) cho 'N ch ẵn và âm (đi vào) cho N lẻ. Hỏi từ th ữ n g q u a m ặ t th ứ sáu của con xúc xác là bao nhiêu ?
8P - Một m ặ t G auss là một hình trụ bán kính đáy 12,0 cm và c a o 780,0 CỰ1. Có một từ thông 25,0 //Wb đi vào m ộ t đáy, còn ờ đáy kia cđ từ trư ờ n g đỗng n h ấ t 1,60 mT, có hướng vuông góc với đáy và đi ra . H ã y tỉm từ th ô n g qua m ặ t bên của hình tr ụ ?
9P* - H ai dây dẫn so n g song với trụ c z và cách n h au một đoạn là 4r, cđ dò ng điện i ngược chiểu nhau chạy qua (hỉnh 3 4 -2 1 ). Một hỉnh trụ có bán kính đáy là r, chiéu cao Ly và có trụ c là trụ c z n ằ m giữa hai dây. H ả y d ù n g định luật Gauss để tính từ th ô n g tổ n g cộng, đi ra, q u a n ừa m ặ t HÌNH 34-21. Bài tập 9 t r ụ à p hía t r ê n t r ụ c X. (Gợi ý : H ã y t ì m từ t h ô n g
qua p h ấ n của m ặ t p h ả n g xz, n à m tro n g hlnh trụ )
M Ụ C 3 4 - 5. T Ừ T ÍN H C Ủ A T R Á I D Ắ T
10E - Nàm 191:2 ở N ew H am pshire, th à n h p h ấ n n g a n g t r u n g bình củ a từ trư ờng Trái Dất là 16/^T và độ từ khuynh tr u n g bình là 73°. Hỏi độ lớn tư ơ n g ứng của từ trư ờ n g Trái Đ ấ t là bao nhiêu ?
11E - Trong bài to á n m ẫu 3 4-3, th à n h p hẩn đứ n g củ a từ trư ờ n g Trái Đ ã t ở Tucson thuộc A rizona, là 43/^T. Coi giá trị này là giá trị t r u n g bỉnh cho cả b an g A m o n a có diện tích 295 000 km 2, hãy tìm từ th ô n g q u a p h á n còn lại của m ặ t đ ấ t (không kể Arizona). Từ thông này đi vào hay đi ra ?
12E - Trái D ấ t có m ôm en lưỡng cực từ là 8,0 X 1022 J/T. (a) Nếu dùng một vòng dây dản bao q u a n h Trái Đ ấ t theo đường xích đạo từ, th ỉ p h ải th ỉế t lập một dòng điện là bao nh iêu tro n g vòng dây để cđ một lường cực n h ư t r ê n ? Cổ th ể dùng cách này để khử hoàn to àn từ tín h của Trái Đát. (b) tạ i các đ iể m ở trê n cao, xa m ặ t đ ấ t hay (c) ở tr ê n m ặ t đ ấ t được không ?
13P - Gắn đ ú n g có th ể coi từ trư ờ n g Trái Đ ất là trư ờ n g c ủa m ộ t lường cực từ, có thành phẩn n g a n g và th à n h p hần đứng tại điểm cách tâ m Trái Đ ấ t một đoạn r như sau :
ự*
h 4Ttr3 m v 2rrr3 m
trong đó Ằ là vỉ độ từ (vĩ đô đo từ xích đạo từ vê phía cực từ n a m hoặc bắc).
Cho rằng mômen lưỡng cực từ ỊX = 8,00 X 1022 A.m2 ; (a) C h ứ n g m inh cường độ cúa trư ờ n g tạ i vĩ độ Ảm là
Hãy giải thích.
(b) C hứng tỏ độ từ khuynh <p. của từ trường liỄn hệ với vỉ độ A như sa u t # i = 2tgAm.
1 4 P - D ù n g các kết quả trin h bày à bài toán 13 để tiên đoán từ trư ờ n g Trái Đ ất (cả vể độ lân lẫn độ từ khuynh) tại (a) xích đạo từ ; (b) m ộ t đ iể m có vỉ độ từ là 60° ; (c) cực từ bác.
1 5 P - Hây tìm độ cao ở trẽ n m ặ t đất m à ở đd từ trư ờ n g Trái Đ ẵ t ctí độ lởn bàng một n ử a giá trị trên m ậ t đ ẫ t với cùng vỉ độ từ (Coi g ẩ n đ ú n g từ trư ờ n g Trái D ất như ở bài to án 13).
16P - Sử d ụ n g gấn đúng trư ờ n g của lưỡng cực cho trư ờ n g Trái Đ ẫ t ở bài toán 13, hây tín h cường độ từ trư ờng cực đại tại m ật bao lỗi Trái Đất, ở dưới m ặ t đất 2900 km.
17P - D ù n g các kết quả trin h bày ở bài toán 13 để tính độ lớn và gdc từ khuynh của từ trư ờ n g Trái Đ ẵt tại cực bác địa dư (Gợi ý : Gtíc giữa trụ c từ và trụ c quay của Trái Đ ấ t là 11,5°). Tầi sao giá trị tính được có thể khồng t r ù n g với giá trị đo được ?
M ự c 34-6. TÌNH THUẬN TỪ
18E - Một c h ấ t th u ậ n từ m à nguyên tử của nđ ctí lưỡng cưc từ nôi tai là 1,0 X 10“23 j/T. được đ ặ t tro n g m ột từ trường 0,50 T. Hỏi ở n h iệ t độ n à o thi động n ă n g tịn h tiến t r u n g binh của nguyên tử khí bằng nâng lượng cấn đê’ đảo đẩu lưỡng cực tro n g từ trư ờ n g này ?
19E - Một n a m châm hlnh trụ , đường kính đáy là 1,00 cm và cao 5,00 cm. NcS cổ độ từ hơa đéu là 5,30 X 103 A/m. Hỏi mômen lưỡng cực từ củ a n<J là bao nhiêu ?
, 2,0 Ẹ r c h ặ t .thuận .tíj( b ỉ ,h ú t,(y ế u ) ,vào .cực,một. n a m .châm,. H ỉn h . 34-22. là mô hình cho hiện tượng này. "Chất th u ậ n từ" là một dòng điện v ò n g L đ ặ t trê n trụ c cùa m ộ t th a n h nam châm gần cực bác. Do mồmen n g ẫ u lực X = ỊÀ X B tác đụn g lên vòng từ phía từ trư ò ng B của nam châm, nên m ôm en lưỡng cực từ n của vòng định hướng song song với B. (a) Hay vg các đường sức c ủ a n a m châm, (b) Chi ra chiổu của dòng điện i tro n g vòng khi ạ định hướng song s o n g với B. (c) Sử dụng d ¥ = id S X B, từ (a) và (b) hãy chứng tỏ ràn g khi đđ lực tá c d ụ n g vào L hướng vể phía cực bác của th a n h na m châm.
2 1 P - M ột muổi th u ậ n từ có đường cong từ htía như trô n h ln h 3 4 -1 Ị, được th ử nghiệm x e m nd ctí tu â n theo định luật Curie hay không, Ngưối t a đ ặ t nd vào từ trư ờ n g 0,50 T k hông đổi trong khi thí nghĩệm, và 'đó đ ộ ' t ừ h đ à 'M' ở rihiệt' độ 'từ
10 đến 300K. Liệu cđ th ể thấy rà n g định luật Curie đúng tro n g n h ữ n g điổu kiện này khống ?
2 2 P - Một m ẫu muổi thuận từ ctí đường cong từ hđa n h ư tr ê n h ìn h 34-11 , được giữ ở nhiệt độ phòng (300K). Hỏi với từ trường ngoài bàng bao n h iê u th ì độ từ htía so với độ bão hòa từ của m ẫu đạt (a) 50% và (b) 90%. (c) Cđ thô’ tạ o được các từ trư ò n g này tro n g phòng thí nghiệm không ?
2 3 P - Một m ẫ u rr.uối thu ận từ ctí đưèng cong từ htía ở hình 3 4 -1 1 , được đ ặ t vào từ trư ờ n g 2,0 T. Hỏi ở nhiệt độ nào thl độ từ hóa so với độ bâo hòa từ c ủ a mẫu đ ạ t (a) 50% và (b) 90% ?
24 P - Một êlectrôn cd động n à n g K c// chuyển động theo đườ ng trò n vuông gổc với từ trư ờ n g đểu, chl chịu tá c d ụ n g lực của trường.
(n) C hứng tỏ rằ n g m ôm en lường cực từ do chuyển động quỹ đạo có độ lớn ụ = K J B và có chiều ngược với chiểu của B.
(b) Tỉm độ lớn và hướng của m ôm en lưỡng cực từ c ủ a m ột ion dương cổ động năng K { tro n g các điểu kiện n h ư tr ê n ?
(c) Một ch ẫt khí bị ion hđa chứa 5,3 X 1021 ẽlectrôn /m 3 và 5 ,3 x i o 21 ion/m 3.
Lấy động n ã n g tr u n g binh của ê lectrô n là 6,2 X 10“20 J và của ion là 7,6 X 10“21 J.
Hây tính độ từ hóa của khí đối với từ trư ờ n g 1,2 T.
2 5 P - Xét m ộ t vật r á n chứa N nguyên tử tro n g một đơn vị th ể tích, mỗi nguyên từ có m ôm en lưỡng cực từ ụ.. Già sử hướng của ịẨ chỉ cơ th ể song song hoặc phàn song song với từ trư ờ n g ngoài B (đd là trư ờ n g hợp nếu ịẲ có được là do spin của từng êlectrôn riông biệt. Theo cơ học th ố n g kê, xác s u ấ t để m ộ t nguy ên tử ở trạ n g thái với n â n g lượng u tỉ lệ với e” u/kT, tro n g dó T là n h iệ t độ và k là h ằ n g số Boltzmann. N hư vậy, vl u = -ẶI.B nên p h ấ n các nguyên tử cổ m ô m e n lưỡng cực song song với B, tỉ lệ với và p h ấ n các nguyên từ có m ô m e n lưỡng cực phàn song song với B, ti lộ với -e wB/Kr.
(a) C hứng tỏ r à n g độ từ hda của vật r á n này là M = N ụth(jẮ B /kT ). tro n g đđ th là hàm t a n g hyperbolic, th(x) =: (e* - e*"*) / (e* + e~x).
(b) C hứng tỏ rằ n g kết qu à ở (a) tiến đến M = N ụ 2B/kT khi n B ô k T , (c) C hứng tỏ rằ n g kết q uà ở (a) tiến đến M = Nịu n ếu ịẳB ằ k T .
(d) C hứng tỏ rà n g (b) và (c) phù hợp với hình 3 4-11 vé m ậ t định tính.
2 6E - Một c h ấ t nghịch từ bị đẩy (yếu) khỏi cực của m ộ t n a m châm . H ln h 3 4-22 cho tháy mô hỉnh của hiện tư ợ n g này. "Chất nghịch từ" là m ộ t dò ng điện vòng L
đ ặ t trô n trụ c của m ột th a n h n a m châm gấn cực bắc. VI là c hất nghịch từ n ên m ố m en từ ịẤ của
H I N H u - 2 2 . Bài tạ p 20 và 20 c £ a nam châm, (b) Chỉ ra chiéu của dòng điện i
t r o n g vòng khi vòng định h ướ ng p h ả n song song với B. (c) Sừ d ụ n g d F = id ồ X B, từ (a) và (b) hây c hứ n g tò rà n g hợp lực tá c d ụ n g vào L cđ chiều đi r a khỏi cực
b á c cùa n a m châm.
2 7 P ’ - Một ẻlectrôn có khối lượng m và độ lớn điện tích là e, c h uyển động theo quỹ đạo trò n bán kính r q u a n h n h â n . Người ta th iế t lập m ộ t từ trư ờ n g B vuông gdc với m ặ t p h ả n g quỹ đạo. Già sử bán kính quỹ đạo khô ng đổi và tốc độ cùa êlectrôn th a y đổi do B là không đ á n g kể, hãy tỉm biểu th ủ c cho độ th a y đổi mômen từ quỹ đạo c ủ a êlectrôn.
28E - Các phép đo ở mỏ và tro n g các lỗ khoan cho th ấ y n h iệ t độ tro n g đ ất tâ n g theo chiéu sâu với tổc độ tr u n g bình là 3 0 °c /k m . Giả sử n h iệ t độ trô n m ặ t
đ ấ t là 10° c , hỏi ở độ sâu nào thl s á t không còn tín h c h ấ t s á t từ ? (N hiệt độ Curie của s á t th a y đổi r ấ t yếu theo áp suất).
MỤC 34t 7. t ì n h n g h ị c h t ừ
vòng đ ịn h h ư ớ n g p h à n s o n g 9ong với t r ư ờ n g B của n a m châm, (a) Hày vẽ các đườ ng sức của từ trư ờ n g
Mực 34-8. TÍNH SẮT TỪ
2 9 E - Liên k ế t tra o đổi nói ở phán 3 4 - 8 bảo đảm cho tín h s á t từ, n h ư ng không phải là tương tá c từ tư ơ n g hỗ giữa hai lưỡng cực từ cơ sở. Đ ể ch ứ n g tỏ điểu này, ' hãy tín h (a) từ trư ờ n g tạ i khoảng cách lOnm trê n trụ c lường cực của nguyên từ có
m ôm en lưỡng cực từ 1,5 X 10“23 J/T (côban), và (b) n ă n g lượng tối thiểu cấn để đào chiêu m ột lưỡng cực như th ế tro n g trư ờ n g này. H ãy so s á n h với kết qu à của bài toán m ẫu 3 4 -4 . Bạn cđ th ể rú t ra kết luận gỉ ?
3 0 E - Dộ từ hđ a bào hòa của kền kim loại cố tín h s á t từ là 4,70 x i o5 A/rn.
H ăy tín h m ôm en từ của m ộ t nguyên tử kển (khối lượng riê n g của kển là 8,90 g/cm3, và nguyên tử số c ùa nó là 58,71).
3 1 E - Mômen lưỡng cực của m ột nguyên tử s á t tro n g thỏi s ắ t là 2,1 X 1(T23J/T.
Thỏi s á t cá tiế t diện 1,0 cm2 và dài 5,0 cm. Già sử mọi n guyên tử tro n g thòi s á t đểu có m ômen lường cực xếp th ẳ n g hàng. (a). Hỏi m ô m en lường cực của thỏi s ấ t là bao nhiêu ? (b). C ấn tá c d ụ n g một m ỗmen ngẫu lực là bao n h iê u đ ể giữ cho nam c h ảm này vuông gổc vớỉ từ trư ờ n g ngoài 1,5T ? Khối lượng riê n g của s á t là 7,9 g/cm3.
3 2 P - Mômen lưỡng cực từ của Trái Đ ấ t ,là 8,0 X 1022 J/T. (a) Nếu như nguón gốc của từ tín h n à y là m ộ t quả cẩu s á t đã từ hđa đặt ở tâ m Trái Đất, thỉ bán kính của nd là bao nhiêu ? (b) Vê th ể tích, quà cấu này chiếm bao n h iê u p h ẩ n của Trái Đ ấ t ? Giả th iế t là t ấ t cà các lưỡng cực xếp th ẳ n g h à n g h oàn chỉnh. Khối lượng riê n g của lõi tro n g củ a Trái D ất là 14g/cm3. Mômen lưỡng cực từ của nguyên tử s á t là 2,1 X 10”23 J /T (L ư u ý ; Người t a cho rà n g lỗi tr o n g c ủ a Trái Đất ờ cà th ể lỏng lẫn th ể rán, tr o n g đo m ột p h ầ n là sát, n h ư n g cđ m ộ t số lí do để không th ể coi n a m châm vĩn h cửu là nguồn từ của Trái Đất. M ột tro n g các lí do ấy là nhiệt độ ở đó chác chán cao hơn nh iệ t độ Curie)
33P. H ỉnh 3 4 - 2 3 tr ì n h bày m ột th iế t bị dùng để minh, họạ bàị gi4ng yé tín h th u ậ n và nghịch từ. Một m ẫu vật liệu từ được treo vào sợi dây (L = 2 m) ở trong
một kho ản g không g ia n (d = 2cm) giữa hai cực một na m châm điện m ạ n h . Cực nhọn và cực P 2 lõm.' Ngừời xem đừợc 'th‘ấ ỳ đây lệch ‘khỏi vị trí th ẳ n g đứ ng b ằ n g m ột hệ chiếu q u a n g học (không vẽ trôn hình), (a) Đ ẩ u tiên người t a dùng m ẫụ b ism ụt (nghịch từ m ạ n h ). Khi đ(5ng điện cho n a m châm điện th ấ y m ẫ u bị lệch ít (khcảng 1 m m ) vẽ phía m ột cực. Hòi m ẫu lệch vé huớng nào ? (b) Sau đđ người t a d ù n g m ẫ u nhôm (thuận từ, d á n điện). Khi đ ố n g điện cho n a m châm, thấy m ẫu lệch m ạ n h (k h o ả n g le m ) vé một cực
• r HỈNH 34-2* Bài toán 33 ■ t r o n g k h o á n g m ộ t giây, s a u đó 'lệch c h ậ m (vài -tim) vé phía cực kia. H ãy giải th íc h và cho biết các chiẽu lệch này. (Gợi ỷ : Chú ý là m ẫ u nhôm dẫn điện), (c) Cái gì sẽ xáy ra nếa t a dùrig m ẫu s ắ t từ ?
3 4 P - Một vòng R ow land được làm bằng vật liệu s á t từ. T iế t diện cùa nó là m ộ t hình tròn, với b á n kính tro n g là 5,0 cm và bán kính ngoài là 6,0 cm. Cuội sơ cấp gốm 400 vồng, (a) Hỏi phải cho dòng điệĩì là bao nhiêu vào cuộn sơ cấp đ ể tro n g Ống dây h ìn h xuyến ctí 23 0 = 0,20 m T ? (b) Cuộn th ứ cẵp gổm 50 vòng v à cố điện trở 8,0fi. Với giá t r ị B0 này, nếu S M ss 800B () thỉ lượng điện tỉch chạy q ư a cuộn thứ cấp khi đdng điện cho cuộn sơ cấp là bao nhiêu ?
B À I T O Á N B ổ S U N G
35 - Kim của m ộ t la bàn có khối lượng 0,050kg và dài 4,0cm, định hướng theo thành p h ấ r n g a n g của từ trư ờ n g Trái Đ ất tại nơi có B h = 16//T. S au khi lác nhẹ chiếc ìa bàn, kim của nó dao động với tấ n số góc 0J = 45rad/s. Già sử kim mỏng đểu và được đ ặ t ở giữa tâm , hãy tỉm mômen lưỡng cực từ c ủ a nó.
36 - Một h ạ t có khối lượng m và điện tỉch q c h uy ển động theo quỹ đạo trò n bán kính r nhờ lực hướ ng tâ m m ạnh. Người ta đ ặ t m ột từ trư ờ n g đểu B vuông gđc với m ặ t p h ả n g quỹ đạo. Giả sử bán kính của quỹ đạo không th a y đổi. (a) Chứng minh ràng m ôm en từ quỹ đạo của điện tích chuyển động sẽ t â n g hoặc giảm tùy thuộc vào hướng của từ trường, và (b) hãy tỉm biểu thức cho độ th a y đổi mômen từ quỹ đạo của điện tích.
37 - Cđ th ể viết đ ịn h lu ậ t Gauss cho từ học (p.t. 3 4 -1 3 ) ở d ạ n g vi phân.
Để cd d ạ n g này, t a xét m ộ t hình hộp cđ các cạnh song song với các trụ c X, y và z (hỉnh 34 -24). Già sử tro n g khồng
gian có từ trư ò n g khô ng đống n h ấ t, mà tại m ặ t 1 cđ giá t r ị Bx, tại m ậ t 2 : B x + (d B J d x ) a ; tạ i m ậ t 3 có giá trị By, tại m ặ t 4 By + (dBy/dýỊc ; tại m ặ t
5 cố giá trị B z, tại m ặ t 6 : B L + (dB.Jdz)b. Áp d ụ ng p.tĩ 3 4 -1 3 cho các m ặ t này, hảy chứng tò
dB z dx + dy + dz ^
38 - Trong m ộ t th í nghiệm nổi tiế n g là thí nghiệm S te r n - G e r la c h , m ột nguyên từ có mõmen lưỡng cực chịu tác dụng bởi một lực trong từ trường khOng đổng nhất, Để hiểu hiệu ứn g này, t a xét m ột dòng điện khung, h ìn h chữ n h ậ t, vuông gđc với hướng của từ trư ờ n g khô ng đổng n hất, cđ đạo hàm theo hướng vuồn g gốc với khung là d B ìdz. H ãy c h ứ n g tỏ r à n g d ạ n g vi phân của định lu ậ t G auss cho từ học (xem bài toan 37)
dB x d B dB + —T + — = 0
ax a y az
có ĩvghỉa là có hợp lực tá c dụng vào k hu n g theo hướng vuông góc với khung, và tín h lực này nếu m ô m e n từ của k h u n g là fi.
Mặt 1
không nhìn thấy, mặt trái
Mặt 5
khong nhìn thấy, mặt sau
/ a
Mặt 3
không nhìn thấy, mặt đáy
H ÌN H 3 4 -2 4 . Bài toán 37.
dBx d B
T I Ể U L U Ậ N 10
T Ừ H Ọ C V À ĐỜI S Ố N G
C H A R L E S P.HHAN Trường Dụi học bách khoa Rensseiacr
Do tính huyén bí của từ lực m à xưa kia và cà ngày nay người ta vẫn tìm kiếm các tác động cúa từ trư ờng lôn cuộc sổng con người và các sinh vật khác.
Trong nhiôu trư ờ n g hợp người ta tin rằ n g đả tỉm được hiệu ứng nhưng không th ể nào lập lại được. Tuy nhiên, mới đây một n h à khoa học trỏ đà p h á t hiộn được một ' hiệu ứng hoàn to à n lặp lại được, của từ trư ờ n g Trái Đất
trỏn một lớp cơ th ể sống, đó là các vi khuấn hoạt từ. Tiểu luận này kể cho các bạn vé, p h á t hiện đó và các hệ quà của nó. Trước khi kể, cán phải đưa ra vài viễn cành lịch sử và khoa học.
Ta đà -nói rà n g hiện tượng từ là huyển bí. Ta hãy lấy hai nam châm vĩnh cừu và đ ặ t chúng gán nhau 0 định hướng này c h ú n g h ú t n hau q u a khống gian trố ng không, và ở định hướng khác chúng đầy nhau.
Tất cả chúng ta đểu cảm th á y sự kỉ lạ của hiện tượng này. Dôi với cậu bé 5 tuổi E instein, việc quan sát một kim la bàn bị lệch đi làm cậu nghĩ trước tiôn vổ các trư ờng lực, và 'các trư ờ n g đó là g ì.' Chừ yếu hhờ các ý nghỉ của E in ste in m à hiểu biết của chúng ta ’ hiôn nay là chi tổn tại một trường,, ‘đó là trư ờ n g điện , t,ừ,.vậ sự ,nhận biểt của c hú ng ta .p h ụ . thuộc,vào .chuyển .
đống cùa chúng ta so với trư ờ n g đd. C hảng hạn, cái mà ta gọi là từ trư ờ n g được tạo nêii bởi chuyến động của các điện tích so với ta. Một hệ quà là, do tốc độ tương đổi của c h u y ển động th ư ờ n g rấ t nhò so với tỗc độ ánh sdng, nên từ lực th ư ờ n g r ấ t nhỏ so với điện
lực. Thí dụ điện ỉực giữ các nguyên tử và vật r á n với
nhau. Thông th ư ờ n g từ lực chỉ đóng gđp m ột phẩn nhỏ trong toàn bộ mối liôn kết này.
Nói chung khi nổi vé n a m châm, ta nghi đến vật
• ' đ ã iàm cho c ử a 't ủ Lạnh bị' h ú t chật lại, - đtí là nam' ' vủ kh° t ^ ỌCMl ° n* ‘h,ín vi n*hi*n
7 , , ____. . . . , 1 * , . cửu vật ii của các hiện tuựng trung
châm vinh cửu. I r o n g thiỗn nhiên, nó chủ yếu tốn tại
7 ằ 1 7 1 . A' tư nhiờn.-:
dưới dạng gọi là Ịnanhêtit, co công thức hda học Fe304.
Một cách đáy đủ hơn, nd được viết là reO.Pe^G^ để
chỉ ra là mỗi p h â n tử có m ột ion sát hai (F<r+) v à ...
hai ion s á t ba ( F e ^ ) . Nđ là m ột loại đá đen, nhln không có gì đậc biệt (đá n am châm), n h ư n g đă dẫn đến thời kì vỉ đại của các p h á t hiộn địa lí tro n g thời gian từ th ế ki 12 đến th ế kỉ 16, củng như đẽn nhiổu m ật của khoa học hiện đại.
Charles R lìc a n lù ỊỊtứo sư lỉọt h ụ c
y? kh o a học f> trư ờnjỊ; đụi học bách khoa Hcmsseiaer. N ă m 1V52 ÔMỊ nhận h<JC'V(' t i ế n ' S ỉ ' V & vật H ớ t r ư ờ n g ' đ w học tổtiịị hụp Ỉllỉỉỉois. H ơn J,f nam ông nghiên cửu kh o a h ụ c ỏ phồng thỉ nghiệm cùa G eneral Electric Hcsearch và của trung tâm k ế VỊ lù General Electric Research and D cvcỉopm ait Centar. Ò ciủy ôtìỊỊ nghiên cứu tronịỊ các lĩnh vự c tinh th ể ion, ỉừ học siéu dần v*ể) li sinh m òng mứnịỊ. ô n ịỉ là thành WtVỉ của viện hờn iám kh(>a học quốc ịỊÌa vù Viện hàn lùm nghệ' tỉutật
Tiểu luận này cho thấy vài tỉ năm trước, một lớp vi k hu ẩ n rộ n g lớn đã phát triể n một hệ th ốn g dẫn đường hàng từ, dẫn d ắ t cho chuyển động của chúng. Như vậy một tro n g n hững p hát m inh vỉ đại của chúng ta lại được thực hiện từ trước bòi một cơ t h ề đơn giản n h ấ t trê n Trái Đất.
D ấ n đ ư ờ n g b à n g t ừ
Vi khuẩn là n h ữ n g cơ th ể đơn bào, sống ờ mọi nơi. C húng sin h sôi cà ở bên trong lẫn ở bé m ặ t cơ t h ể chú ng ta. Người ta cđ th ể tìm thấy ch ú n g ờ suối nước nóng 85(ỉc và ở đáy đại dương. Điển hình, chúng có kích thước vài m icrôm et, do đó chi có th ể nhìn thấy chún g bàng kính hiển vi. Do giới hạn p h â n giải được xác định bài bước sđ n g án h sáng (khoảng 0,4/<m tro n g nước) nên với kính h iể n vi quan g học, không t h ể thấy được cấu trú c chi tiế t bên tro n g chúng. Cấn phải dù ng kính hiển vi điện tử mới nhin thấy n hữ n g điểm tinh vi tro n g cấu tr ú c của chúng.
Mặc dù nhò bé, n h ư n g vi k h u ẩ n rấ t cổ khả n ăn g thích nghi với các điéu kiện xung quanh và có nhiếu tính chất. Thí dụ, một lớp vi kh u ẩ n rộ n g lớn cđ th ể hoạt động rấ t tố t tro n g điều kiện không cđ ôxi. Người ta nghỉ rằ n g loại này x u ấ t hiện sớm tro ng qu á trỉn h p h á t t r i ể n của Trái Đất, trước thời kì tiến hó a của cây cỏ và sự giải phđng ôxy sau đđ vào khí quyển, (ôxi là chất th à i của q u a n g hợp, giổng như C 02 tro n g qu á trìn h biến hđa tro n g cơ th ể của chún g ta).- N gày nay n h ữ n g vi khuẩn gọi là yếm khí này tổ n tại ở nhiều vùng dưới nước, nơi cố r ấ t ít ôxi. Súc vật và cây cỏ phân hủ)' cung cấp những điều kiện này. Đ iển hình, c h ấ t thài của quá trình biến h đ a yếm khí là m êtan, còn gọi là khí đ ầ m láỳ. Đa số các vi khu ần này co thể bơi bằng cách dùng m ột hoặc nhiéu phấn phụ - được gọi là "cờ" khi chúng dài và ít, và được gọi ià lông khi chúng nhiều và ngắn. H ơn nữa chúng *cđ các bộ phận n h ậ n có th ể cảm nhận được các h ổa c h ất và các c h ă t khí hòa ta n trong nước và như vậy co' th ể bơi đến gấn thức ăn và tr á n h xa' khòi các c h ất độc.
Đối với vi k h u ẩ n yếm khí thỉ .oxi cũng là một chất độc.
Vào nãm 1975, Richard Blakem ore đả ph á t hiện một điểu đ á n g ghi nhớ. Vào lúc đó ông ta là m ột sinh viên cao học ngành vi kh uẩn học tại trư ờ n g Đạĩ học tống hợp bang MâSâaehusettổ làm việc tại viện nghiên cứu hải dương học về các h ố 'đ á y biền ở Mủi Cod. Lĩnh vực nghiên cứu cùa ông quan hệ tới vai tr ò của vi khuẩn yếm khí tro n g sinh thái học các vùng bùn và đ ẩ m lầy. Ông ta đ ã lấy m ộ t ít bùn từ một cái ao nước lợ ờ ven biển, trộn nc5 với một ít nước biển, đ ặ t m ộ t giọt nước đó lên m ộ t la m e n kính h iển vi và quan sát nố à độ p h đn g đại lớn. R ất có thể, điều này đã được thực hiện mười nghìn lấn trước đó, kể từ thời đại của P a s te u r vào các năm 1850. N h ư n g B lakemore đã chú ý tới cái m à trư ớc đây không một ai đả chú ý tới. Trong một số giọt I1ƯỚC, vi khuẩn đã bơi vê m ột p h ía của giọt nước.
Liệu chúng cđ bơi ra xa hoặc lại gần ánh sáng tron g phòng k hông ? ô n g ta đã che kính hiển vi và á n h sán g bên t.rong kính bàng m ộ t cái hộp. ô n g t a quay trò n kính hiền vi. Ông t a di chuyển kính hiển vi tới một phòng khác. Trong mỗi trư ờ n g hợp các vi khuẩn đ ã tiếp tục bơi theo cùng một hướng địa dư - hư ớ ng bắc. Cac phòng thí nghiệm sinh học và hóa học đà được t r a n g bị tốt với các n a m châm vỉnh cửu nhò được bọc b ằ n g c h ấ t dẻo. Liên hệ với một nam châm quay ở bôn ngoài to hơn, các nam chârn nhò này dã được sử dụng để khuấy và trộ n các d u n g dịch. Balakemore đã kiếm đuợc m ộ t máy khuấy như vậy và đã m ang nó lại gấn giọt nước. Theo một hưởng này thì th a h h khuấy đã không gây r a sự chuyển động n h ư n g theo hướng ngược lại th ì chiéu ch u y ển động của vi khuẩn đã bị dào ngược lại ! Sự q uan sát này, khi th a n h n am châm khuấy đã được thừ nghiệm bằng m ột cái la bàn, đâ chỉ